JPS633011B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［技術分野］ この発明は電気接点材料、具体的には銀と他の
金属酸化物を含む複合合金から成る電気接点材料
についての技術分野に属する。また、たとえば電
磁接触機、リレー、ブレーカ等種々の電気機器に
組み込まれる電気接点についての技術分野に属す
る。 ［背景技術］ 電気接点材料は、一般に消耗が少く、溶着しに
くく、かつ接触抵抗の低い特性が要求される。耐
溶着性、接触抵抗特性、耐消耗性の性能は、接点
の開閉動作における信頼性を左右し、信頼性に欠
けると機器の誤動作を誘発する。回路の入力、出
力の働きをするリレーでは、特に入出力の際に流
れる突入電流に耐え得る溶着性が要求される。 従来から、銀−酸化カドミニウム系、銀−ニツ
ケル系、銀−酸化スズ系の電気接点材料が広く知
られている。銀−酸化カドミユウム系材料は耐溶
着性に優れ、銀−酸化スズ系材料は耐消耗性に優
れ、また銀−ニツケル系材料は接触抵抗特性に優
れている。 最近、耐溶着性に優れた電気接点材料として銀
−酸化ビスマス系材料が注目され、たとえば特開
昭52−1496号公報には、ビスマス0.1〜３重量％、
リチウム、カルシウムのいずれかまたは両者を合
計量で0.05〜３重量％含ませた材料が開示されて
いる。 ［発明の目的］ この発明は銀−酸化ビスマス系電気接点材料の
改良に関するものであり、耐溶着性または耐溶着
性と耐消耗性を高めた、中電流用として有用な電
気接点材料を提供することを目的とする。 ［発明の開示］ 本願第１の発明は、銀の中に、３〜６重量％
（３重量％は含まない）のビスマスおよび0.05〜
３重量％のリチウムを含有させ、つぎに酸素ガス
を含む雰囲気中で熱処理することを特徴とする電
気接点材料の製法を提供するものである。 第２の発明は、銀の中に、３〜６重量％（３重
量％は含まない）のビスマスおよび0.05〜３重量
％のリチウムおよび0.01〜0.5重量％の鉄族元素
または／および酸化リチウムの生成自由エネルギ
よりも小さい生成自由エネルギを有する金属酸化
物を生成する金属を0.01〜１重量％含有させ、つ
いで酸素ガス雰囲気中で熱処理することを特徴と
する電気接点材料の製法を提供するものである。 以下、これらの発明を詳しく説明する。 第１の発明は、銀に対して酸化ビスマスおよび
酸化リチウムを含ませた従来公知の接点材料を基
準にすると、酸化ビスマス濃度が高濃度である点
に特徴がある。 前記従来例においては、酸化ビスマスが0.1重
量％レベルで耐消耗性に関して高特性を示し、３
重量％までは濃度が高くなるにつれて特性が劣化
する傾向にあることが明らかである。また、耐溶
着性については満足できる特性を有していないこ
とが示されている。 本発明者らは前記の事情について種々研究した
結果、銀に対する酸化ビスマスが金属基準で３重
量％を越えて含有され、かつ所定量の酸化リチウ
ムが含有されると耐溶着性が改善されることを見
出し、本発明に到達した。 この理由については明確ではないが、Ｘ線回折
の結果によれば、銀マトリツクス中に分散したビ
スマス単体とリチウム単体が、内部酸化によりα
およびβ型のBi₂O₃、LiBiO₂やLi₃BiO₄（複合酸化
物）に変化することよるものと推定される。 そして、耐溶着性の改善に寄与するビスマスお
よびリチウムの含有量は、酸化ビスマスについて
は、３重量％を超え６重量％までで、リチウムに
ついては0.05重量％〜３重量％の範囲であり、こ
の範囲において前記の特性改善に有効なビスマス
およびビスマスとリチウムの複合酸化物が、内部
酸化処理により生成するものと考えられる。ビス
マスが３重量％未満では耐溶着性の改善効果が少
く、６重量％を超えると偏析を生じ、その結果均
一な組織が得られない。またリチウムが金属基準
で0.05重量％未満では添加効果がなく、３重量％
を超えると内部酸化処理を行つた場合、酸化物が
著しく結晶粒界に凝集して特性を悪化させる傾向
がある。 前記第１の発明に対して、鉄族元素（鉄、コバ
ルト、ニツケル）を加えると耐溶着性に加えて、
耐消耗性も改善される効果がある。この理由は、
ビスマス酸化物、リチウムとビスマスの複合酸化
物の形状が球状であるので分散が良好である反
面、銀の結晶粒を粗大化させる傾向を示すので、
この粗大化を抑制する点で効果につながるものと
考えられる。この効果は、鉄族元素が銀の結晶粒
を微細化する作用を有するからであつて、含有量
は0.01〜0.5重量％の範囲が適当である。0.01重量
％未満では微細化の作用がなく、0.5重量％を越
えると偏析を生じるため耐溶着性および耐消耗性
をを阻害することになる。 なお、さらに積極的にリチウム等の酸化物の粒
子の粗大化を防止すると、一層特性の改善効果が
得られる。そのためは、リチウムよりも酸化物生
成自由エネルギーの小さい金属元素を添加すると
良い。これらの金属元素を添加し、内部酸化する
と、酸化過程において、これらの金属元素が先ず
酸化されて核として析出し、この核のまわりにビ
スマス、リチウムの酸化物およびこれらの複合酸
化物が析出し、銀中に微細な金属酸化物が分散し
た電気接点材料を構成することができる。 酸化リチウムよりも、生成自由エネルギーの小
さい金属酸化物としてはマグネシウム、アルミニ
ウム、ケイ素、カルシウム等の酸化物であり、こ
れらの金属の１種以上を選択して添加し、内部酸
化に供するのである。 添加量については0.01〜１重量％が適当であ
る。0.01重量％未満では効果が認められず１重量
％を超えると、接点への加工性が著しく阻害され
るからである。 以上の様に球状のビスマス酸化物、ビスマスと
リチウムの酸化物が所定量分散した内部酸化型の
電気接点材料は耐溶着性あるいは耐溶着性と耐消
耗性が改善され、銀の結晶粒の粗大化を防止し、
あるいは上記の酸化物を微細に析出させる手段を
講ずると、さらにこれらの性能の改善ができる。 なお、内部酸化の方法については公知の技術が
利用でき、その具体的説明は以下の実施例におい
て説明する。 実施例 まず、主要元素である銀、リチウム、ビスマス
の他に添加元素の鉄、コバルト、アルミニウム、
マグネシウム、ケイ素、カルシウムを選択して組
合わせたものをアルゴン雰囲気中で高周波炉を用
いて溶解し、断面18×12mmの角型金型に鋳込み、
所望組成の合金インゴツトを得て、さらにこのイ
ンゴツトを窒素雰囲気中で700℃、10時間加熱焼
鈍を行なつた。 つぎにこのインゴツトは、加工性が悪く圧延が
できないため、カツターにて厚さ１mmに切断して
板材とし、これを抜き工程、成型工程で処理して
固定接点（φ5mm、平板状）および可動接点（φ5
mm×12Rの形状）を得て、つぎに酸素雰囲気中で
700℃で20時間加熱して内部酸化した。 この内部酸化して得た接点の断面組織を金属顕
微鏡で観察したところ、球状の酸化物が内部まで
分散し、内部酸化が終了していることが認められ
た。 つぎにこの様にして得た接点を、ASTM型接
点試験機を用いて開閉試験を行つた。その条件は
つぎの通りである。 電圧 交流100V 電流 突入電流118A、定常20A 接触力 100ｇ 開離力 150ｇ 開閉回数 １×104回 接点数 ３対 試験結果は第１表に示した通りである。 なお、溶着回数および消耗量とも１対当りの平
均値で示した。また比較例の接点は、実施例と同
一条件で作成した。

【表】 なお、第１表において各元素記号の前の係数
は、添加量（重量％）を示し、銀については残部
が銀であることを意味している。 ［発明の効果］ この発明は、銀の中に、３〜６重量％（３重量
％は含まない）のビスマスおよび0.05〜３重量％
のリチウムを含有させ、つぎに酸素ガスを含む雰
囲気中で熱処理することを特徴とするので、溶着
性能が改善される効果がある。 また、銀の中に、３〜６重量％（３重量％は含
まない）のビスマスおよび0.05〜３重量％のリチ
ウムおよび0.01〜0.5重量％の鉄族元素または／
および酸化リチウムの生成自由エネルギよりも小
さい生成自由エネルギを有する金属酸化物を生成
する金属を0.01〜１重量％含有させ、ついで酸素
ガス雰囲気中で熱処理すると耐溶着性と耐消耗性
が共に改善される効果がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銀の中に、３〜６重量％（３重量％は含まな
   い）のビスマスおよび0.05〜３重量％のリチウム
   を含有させ、つぎに酸素ガスを含む雰囲気中で熱
   処理することを特徴とする電気接点材料の製法。 ２ 銀の中に、３〜６重量％（３重量％は含まな
   い）のビスマスおよび0.05〜３重量％のリチウム
   および0.01〜0.5重量％の鉄族元素または／およ
   び酸化リチウムの生成自由エネルギよりも小さい
   生成自由エネルギを有する金属酸化物を生成する
   金属を0.01〜１重量％含有させ、ついで酸素ガス
   雰囲気中で熱処理することを特徴とする電気接点
   材料の製法。 ３ 酸化リチウムの生成自由エネルギよりも小さ
   い生成自由エネルギを有する金属酸化物がマグネ
   シウム、アルミニウム、ケイ素、カルシウムから
   なるの群から選ばれた１種または２種以上である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電
   気接点材料の製法。